DE19509616A1

DE19509616A1 - Schalldämpfer für Abgasgeräusche

Info

Publication number: DE19509616A1
Application number: DE1995109616
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dreizler; Leo Molendijk
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-03-21
Filing date: 1995-03-21
Publication date: 1996-09-26
Anticipated expiration: 2015-03-22
Also published as: DE19509616C2

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Schalldämpfer für Abgasgeräusche in vorzugsweise kondensatfesten, überdrucksicheren Abgasrohren odgl. (Schornsteinen usw.) von Feuerungsanlagen (Brennwertkesseln) nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Durch die immer stärker eingesetzte Brennwerttechnik, insbesondere in Verbindung mit den überdruckfesten, kondensatfesten Abgasleitungen aus Edelstahl, Glas oder Kunststoff, entstehen vermehrt unvorhergesehene Schallprobleme. Die Ursache dafür, liegt im Oszillieren der Brennerflamme der Feuerungsanlage. Vom Feuerungsraum her pflanzen sich je nach Geometrie desselben niederfrequente Druckstöße hin zum Abgasrohr fort, die dort kaum absorbiert werden, da derartige Abgasrohre auf ihrer Innenseite klappt und hochreflektierend sind. Die durch das Abgasrohr gebildete Abgassäule dicht in Verbindung mit dem Abgasrohr resonanzfähig und akustisch erregbar, was zu einer die zulässige Geräuschgrenze übersteigende Geräuschentwicklung führen kann. Je nach Anzahl der Bögen und Querführungen im Abgasrohr, kann diese Geräuschentwicklung durch die verschiedensten Resonanzfrequenzen noch verstärkt sein. Bekanntlich pflanzen sich diese Geräuschentwicklungen bis zur Mündung des Abgasrohres fort, ohne daß solche Geräusche noch im Heizraum hörbar sind, jedoch in den Räumen, die vom Abgasrohr tangiert werden.

Es ist ein Schalldämpfer für Rauchgasentschwefelungsanlagen bekannt (DE-OS 34 21 484), bei dem in dem Abgasrohr nach dem Absorbtions- oder Resonanzprinzip wirksame Füllungen untergebracht sind, die aus gegen saure Medien resistente Kunststoffasern bestehen, mit einer einerseits säurebeständigen und andererseits schallabsorbierenden Eigenschaft. Derartige Materialien sind jedoch unbeständig gegen die bei Feuerungsanlagen auftretenden Temperaturen, abgesehen davon, daß das Anordnen dieser Schalldämpfer im Abgasrohr nicht unproblematisch ist.

Bei einem anderen bekannten Schalldämpfer (DE-PS 31 03 231) sind in dem Abgasrohr kaskadenförmig schalldämpfende Elemente in Form von dachförmig ausgebildeten Blechen, hinter denen Dämpfungsmaterial angeordnet ist, vorgesehen. Hierdurch soll die Gasströmung so wenig wie möglich beeinträchtigt werden, durch die dämpfenden Materialien jedoch der Schall absorbiert werden. Abgesehen davon, daß eine solche Einrichtung äußerst aufwendig ist, bewirkt sie durch die Kaskaden eine zusätzliche Durchwirbelung des Abgases, was zu ungewünschten Resonanzeffekten führen kann, abgesehen von möglichen Staueffekten.

Durch diese bekannten Schalldämpfer werden besonders die oben erwähnten Tiefenfrequenzen gedämpft, allerdings zu Lasten eines erheblichen Raum- und Materialaufwandes. Zudem müssen derartige Schalldämpfer bereits bei der Planung der Feuerungsanlage bekannt sein, um sie berücksichtigen zu können.

Auf einem anderen technischen Gebiet, nämlich Kanälen für gasförmige schmutzführende Medien, jedoch nicht Feuerungsabgasen, ist es bekannt zur Dämpfung tiefer Frequenzen in den Kanal einen mit Steinwolle gefüllten Blechkörper zu hängen, der auf seinen Breitseiten glatte Bleche aufweist, hingegen auf seinen Schmalseiten Lochbleche. Durch diesen Körper wird eine starke Resonanz der Grund- und Oberwellen ereicht, wobei die dämpfende Frequenz von der Breite dieser Seitenflächen abhängt. Ein solcher Körper ist in Abgasrohre von Feuerungsanlagen nicht einsetzbar.

Die Erfindung und ihre Vorteile

Der erfindungsgemäße Schalldämpfer mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß er jederzeit nachträglich in das vorhandene Abgasrohr einer Feuerungsanlage einsetzbar ist, daß die Schalldämpfwirkung durch die Wahl der Länge dieses Schalldämmkerns in Abstimmung mit Brenner und Feuerungsraum vorbestimmbar ist und daß abgesehen von der äußerst einfachen Gestaltung und entsprechend mit geringem Aufwand Herstellbarkeit der erfindungsgemäße Schalldämmkern leicht ein- und ausbaubar ist, beispielsweise bei der Reinigung des Abgasrohres.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nimmt dieser Schalldämmkern nur 40-60% des Querschnittes des Abgasrohres odgl. ein. Diese Querschnittsverringerung bewirkt jedoch lediglich ein leichtes Ansteigen des Abgasdruckes stromauf des Kerns, was jedoch durchaus gewünscht ist, um sowohl die transversalen als auch die longitudinalen Wellen wirkungsvoll zu dämpfen. Wenn bei Feuerungsanlagen die Frequenz um 125 Hz liegt, mit einer Wellenlänge λ von ca. 3,5 Metern, so sollte der Schalldämmkern mindestens λ/2 aufweisen, um Resonanzen zu verhindern.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Schalldämmkern gegen Ende des Abgasrohres odgl. angeordnet. Auf diese Weise kann er von der Mündung her in das Abgasrohr gesteckt und befestigt werden, was insbesondere für die Reinigung und den nachträglichen Einbau von Vorteil ist.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Schalldämmkern in das Abgasrohr odgl. hereingehängt, mit die Mündung des Abgasrohres übergreifenden Armen als Aufhängemittel und mit radialen Distanzhaltern zur Abgasrohrinnenwand hin an weiter stromauf gelegenen Stellen. Für eine gute Wirksamkeit ist diese Abstützung notwendig, auch um ein Vibrieren des Schalldämmkerns selber zu unterbinden.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Schalldämmkern einen metallischen Mantel auf, welcher mit Dämmwolle (Steinwolle, Glaswolle o. dgl.) gefüllt ist. Als Schalldämmkern kann jedoch auch ein anderes anorganisches Material dienen, wie beispielsweise ein keramisches Material oder ein sonstiges anorganisches Material wie beispielsweise aus einem bei niedrigen Temperaturen aushärtbaren Material besteht als Produkt einer fließfähigen anorganischen Formmasse aus einem Oxidgemisch mit Gehalten von amprphem SiO2 und Al2O3 und/oder Elektrofilterasche aus Hochtemperatursteinkohlekraftwerken und/oder kalziniertem gemahlenem Bauxit und einer Alkalisilikatlösung.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Mantel des Schalldämmkerns mit Löchern versehen, um damit eine Verbindung zum Dämmaterial, beispielsweise der Dämmwolle herzustellen.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht der Mantel aus Aluminium oder nicht rostendem Stahl, wobei das günstigere Aluminium mehr seinen Einsatz gegen Ende des Abgasrohres findet, bei dem geringere Temperaturen sind, hingegen der nicht rostende Stahl besonders dort verwendet werden muß wo hohe Abgastemperaturen herrschen, beispielsweise unmittelbar nach dem Feuerungsraum.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in zwei Varianten in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Darstellung einer Feuerungsanlage,

Fig. 2 einen Schalldämmkörper in vergrößertem Maßstab,

Fig. 3 das Schwingungsbild in einem Abgasrohr,

Fig. 4 eine Variante der Ausführung nach Fig. 1 und

Fig. 5 ein die Erfindung betreffendes Kurvenblatt.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die in Fig. 1 gezeigte stark vereinfacht dargestellte Feuerungsanlage weist einen Heizkessel 1 mit einem Brenner 2 und einem Abgasrohr 3 auf, welche in einem Gebäude 4 angeordnet sind. Im Mündungsbereich 5 des nach außerhalb des Gebäudes 4 geführten Abgasrohres 3 ist von der Mündung her ein mindestens 1,5 m langer Schalldämmkern 6 eingesetzt. Bei dem Heizkessel 1 handelt es sich um einen sogenannten Brennwertkessel mit verhältnismäßig niederen Abgasen. Das Abgasrohr 3 ist kondensatfest ausgebildet und zudem überdrucksicher, wie es bei Brennwertkesseln üblich ist.

In Fig. 2 ist der Schalldämmkern 6 in vergrößertem Maßstab dargestellt. Er weist einen perforierten Metallmantel auf, in dem nicht näher dargestellt, Dämmaterial, vorzugsweise aus Steinwolle vorhanden ist. Seine der Strömung der Abgase entgegengerichtete Vorderseite 7 ist aerodynamisch ausgebildet. Auf der Rückseite 8 des Schalldämmkerns 6 sind Arme 9 über Laschen 11 befestigt, mit denen der Schalldämmkern 6 auf die Mündungskante 12 des Abgasrohrs 3 gehängt ist. Im Bereich der Vorderseite des Schalldämmkerns 6 sind radiale Distanzhalter 13 befestigt, mit denen der Schalldämmkern 6 zu der Innenwand des Abgasrohrs 3 abgestützt zentriert ist.

Wie in Fig. 3 dargestellt, entwickeln sich durch die oszillierende Flamme des Brenners und verstärkt durch die Form des Brennraums des Heizkessels Schallwellen, nämlich verhältnismäßig lange Longitudinalschallwellen 14 und verhältnismäßig kurze Transversalschallwellen 15. Diese Schallwellen werden durch das Abgasrohr 3 selbst kaum gedämpft, da ein solches Abgasrohr glatte Innenwände aufweist und es werden aufgrund der Schallwellen sich entwickelnden Geräusche durch Krümmungen des Abgasrohres udgl. möglicherweise sogar verstärkt. Durch den Einsatz des erfindungsgemäßen Schalldämmkerns wird die Entwicklung der Schallwellen sowohl der Longitudinalschallwellen als der Transversalschallwellen so gestört, daß eine starke Geräuschdämpfung entsteht. Besonders bei den Longitudinalschallwellen handelt es sich um solche sehr niedriger Frequenz mit einer Länge von λ = 3,5 m bei 125 Hz Frequenz, d. h. λ/2 = 1,75 m. Um eine effektive Störung der Wellenentwicklung zu erzielen, genügt somit eine Länge des Schalldämmkerns 6 von mehr als 1,5 m.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Variante ist der Schalldämmkern 6 in dem Abschnitt des Abgasrohres 3 angeordnet, der noch innerhalb des Gebäudes 4 verläuft. Um diesen Abschnitt ist ein üblicher Abgasschalldämpfer 16 angeordnet, durch den weniger die Ursache der Geräuschentwicklung bekämpft wird, als eine Verminderung der Schwingungen des Abgasrohres 3 selbst vermindert wird. Der Schalldämmkern 6 wird hier durch nicht dargestellte Mittel koaxial zum Abgasrohr 3 in diesem verankert.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Diagramm ist über der Frequenz (Abszisse) der Geräuschpegel (Ordinate) für das Abgasrohr 3 aufgetragen und zwar in bezug auf die Abszisse in logarythmischem Maßstab hingegen über die Ordinate in linearem Maßstab. Die Kurve 17 entspricht einem Grundgeräuschpegel der Feuerungsanlage. Die Kurve 18 zeigt den Geräuschpegel wie er erzielbar ist bei Einsatz des Schalldämmkerns und die Kurve 19 den Geräuschpegel ohne den Einsatz des Schalldämmkerns. Wie die Kurven erkennen lassen, ist die Wirkung des Schalldämmkerns bereits deutlich bei Frequenzen von größer als 30 Hz wirksam vorhanden. Besonders diese niederen Frequenzen sind bekannterweise schwer zu dämpfen und auch besonders geräuschvoll.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und in der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Bezugszeichenliste

1 Heizkessel
2 Brenner
3 Abgasrohr
4 Gebäude
5 Mündungsbereich
6 Schalldämmkern
7 Vorderseite
8 Rückseite
9 Arme
10
11 Laschen
12 Mündungsbereich
13 Distanzhalter
14 Longitudinalschallwelle
15 Transversalschallwelle
16 Abgasschalldämpfer
17 Kurve
18 Kurve
19 Kurve

Claims

1. Schalldämpfer für Abgasgeräusche in vorzugsweise kondensatfesten, überdrucksicheren Abgasrohren oder Schornsteinen von Feuerungsanlagen (Brennwertkesseln), mit einem im Abgasrohr (3) in der Abgasströmung angeordneten, sich in Achsrichtung des Abgasrohres (3) erstreckenden die Schalldämpfung bewirkenden Elements (6), dadurch gekennzeichnet, daß als Element ein gegen die Abgastemperatur beständiger mindestens 1,5 m langer eine Mantelfläche aus anorganischem Material aufweisender Körper (6) dient und daß dieser als Schalldämmkern (6) dienender Körper durch Aufhängemittel (9, 1, 13) im Abgasrohr insbesondere koaxial zu diesem befestigt ist.

2. Schalldämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Schalldämmkern (6) 40- 60% des Querschnitts des Abgasrohrs (3) odgl. einnimmt.

3. Schalldämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalldämmkern (6) gegen Ende des Abgasrohrs (3) odgl. angeordnet ist.

4. Schalldämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückseite (8) des Schalldämmkerns (6) weitgehend bündig mit der Mündung (12) des Abgasrohrs (3) ist.

5. Schalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalldämmkern (6) in das Abgasrohr (3) odgl. hineingehängt wird mit die Mündung (12) des Abgasrohrs übergreifenden Armen (9) als Aufhängemittel und mit radialen Distanzhaltern (13) zur Abgasrohrinnenwand.

6. Schalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderseite (7) des Schalldämmkerns (6) strömungsgünstig ausgebildet ist.

7. Schalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Durchmesser und Länge des Schalldämmkerns (6) mit Feuerungsanlage (1, 2) und Abgasrohr (3) odgl. abstimmbar ist.

8. Schalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalldämmkern (6) einen metallischen Mantel aufweist, welcher mit Dämmaterial, wie Dämmwolle (Steinwolle, Glaswolle o. dgl.) gefüllt ist.

9. Schalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel des Schalldämmkerns (6) perforiert ist.

10. Schalldämpfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel aus Aluminium oder nicht rostendem Stahl besteht.